《志鸿优化设计》2022年高考物理(江苏专用)第一轮复习教学案：第十五章近代物理初步第二节原子结构核

《志鸿优化设计》2022年高考物理（江苏专用）第一轮复习教学案：第十五章近代物理初步第二节原子结构核能一、原子结构1．电子的发觉汤姆生在研究阴极射线时发觉了______，提出了原子的枣糕模型。

2．α粒子散射实验α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是________穿过金箔后仍沿原先方向前进，______发生了较大的偏转，极个别α粒子甚至______。

3．核式结构在原子的中心有一个专门小的______，叫原子核，原子的___________ _______________都集中在原子核里，带____________在核外空间运动。

二、氢原子光谱1．光谱分析利用元素的特点谱线（线状谱）分析和确定物质的组成成分即光谱分析。

2．氢原子光谱的实验规律巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R（122－1n2）（n＝3,4,5…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1）。

[来源:Zxxk ]三、玻尔模型1．玻尔的三条假设（1）能量量子化：原子只能处于一系列______状态中，在这些状态中原子是稳固的，电子尽管绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做______。

对氢原子满足：En＝1n2E1，其中E1＝－13.6 eV（2）轨道量子化：原子的______跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动__ ____相对应。

原子的定态是不连续的，因此电子运动的可能轨道的分布也是不连续的。

对氢原子满足：rn＝n2r1，其中r1＝0.53×10－10 m。

（3）能级跃迁：原子从一种定态（设能量为E2）跃迁到另一种定态（设能量为E1）时，它____________一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即h ν＝E2－E1。

[来源:1]2．氢原子能级图：如图所示四、天然放射现象及三种放射线的比较1．天然放射现象的发觉1896年，__________在铀矿石中发觉未知的射线，把这些射线称为α射线、β射线、γ射线，这确实是天然放射现象的发觉。

天然放射现象的发觉，说明原子核______________。

2．三种射线的比较 种类α射线 β射线 γ射线 组成高速氦核流 高速电子流 光子流 带电荷量2e －e 0 质量4m p m p 1 840 静止质量为零 在电磁场中偏转 与α射线反向偏转 不偏转 穿透本领――→增强减弱电离作用 3．三种射线在匀强磁场、匀强电场中偏转情形比较五、原子核的衰变及衰变规律1．衰变原子核由于自发地放出某种粒子而转化为新核的变化。

2．衰变规律（1）α衰变：A Z X →A －4Z －2Y ＋42He ，实质：211H ＋210n →42He（2）β衰变：A Z X → A Z ＋1Y ＋ 0－1e ，实质：10n →1H ＋ 0－1e3．半衰期（1）定义：放射性元素衰变有一定的速率，我们把放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时刻叫半衰期，用τ表示。

（2）公式：m ＝m012t τ⎛⎫ ⎪⎝⎭ （3）特点：半衰期τ由该元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态（如压强、温度等）或化学状态（如单质、化合物等）无关。

另外，半衰期仅是对大量原子核的统计规律。

比如研究200个铀的原子核通过一个半衰期后还剩多少个铀的原子核是没有意义的。

六、核能1．核力核子间的作用力。

核力是短程强力，作用范畴在1.5×10－15 m之内，只在______的核子间发生作用。

2．核能______结合为原子核时开释的能量或原子核分解为核子时吸取的能量，叫做原子核的______能，亦称核能。

3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝______，原子核的质量必定比组成它的核子的质量和要小，这确实是质量亏损Δm。

由质量亏损可求出开释的核能ΔE＝_ _________。

七、重核的裂变与轻核的聚变1．裂变54Xe＋9038Sr＋1010n。

重核分裂成质量较小的核的反应。

如：23592U＋10n→1362．聚变轻核结合成质量较大的核的反应。

如：21H＋31H→42He＋10n。

1．下列对原子结构的认识中，错误的是（）A．原子中绝大部分是空的，原子核专门小B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约为10－10 m2．关于天然放射现象，下列说法正确的是（）A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时刻确实是半衰期B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能专门大，因此贯穿物质的本领专门强C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线92U）放出一个α粒子后衰变3．（2021·江苏淮安调研）一个铀核（23890Th），其衰变方程为________________________；已知静止的成钍核（234铀核、钍核和α粒子的质量分别为m1、m2和m3，真空中的光速为c，上述衰变过程中开释出的核能为____________。

4．易错辨析：请你判定下列表述正确与否，对不正确的，请予以更正。

（1）β衰变中的电子来源于原子核外电子。

（2）核反应方程的质量数守恒，方程两边的质量也相等。

（3）如某放射性元素的半衰期是5天，那么100个该元素的原子核通过10天还剩下25个。

（4）电子绕核旋转的半径越大，动能越小，电势能越大，总能量越大。

（5）目前核电站多数是采纳核聚变反应发电。

一、氢原子能级图及原子跃迁的明白得自主探究1如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子。

问：（1）最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？（2）请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。

摸索1：原子从低能级向高能级跃迁，吸取依旧放出光子？光子的能量（hν）满足什么条件？摸索2：原子从高能级向低能级跃迁，吸取依旧放出光子？光子的能量（hν）满足什么条件？摸索3：使氢原子电离的条件是什么？二、核反应的四种类型自主探究2现有5个核反应方程A．21H＋31H→42He＋10nB．23592U＋10n→X＋9438Sr＋210n－1eC．2411Na→2412Mg＋0D ．220 88Na →216 86Rn ＋42HeE ．42He ＋94Be →12 6C ＋10n（1）__是发觉中子的核反应方程，____是研究两弹的差不多核反应方程式。

（2）B 项中X 的质量数为______，中子数为______。

（3）以上五个核反应的反应类型是，A.______；B.__________；C.__________；D.________；E.________。

摸索1：常见的差不多粒子（质子、中子等）的符号如何书写？ 摸索2：核反应方程遵循什么原则？摸索3：写出核反应方程的四种差不多类型。

命题研究一、能级跃迁与光谱线问题【题例1】（2021·四川理综）如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子（ ）A ．从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出电磁波的波长长B ．从n ＝5能级跃迁到n ＝1能级比从n ＝5能级跃迁到n ＝4能级辐射出电磁波的速度大C ．处于不同能级时，核外电子在各处显现的概率是一样的D ．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量解题要点：规律总结1．一个氢原子和一群氢原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情形有C2n 种，C2n ＝n(n －1)2，但产生的跃迁只有一种。

而假如是大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会显现所有的可能情形。

2．入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差。

命题研究二、半衰期的明白得与运算【题例2】一块含铀的矿石质量为M ，其中铀元素的质量为m ，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。

已知铀的半衰期为T ，那么下列说法中正确的是（ ）A ．通过2个半衰期后，这块矿石中差不多不再含有铀B ．通过2个半衰期后，原先所含的铀元素的原子核有m 4发生了衰变C ．通过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m 8D ．通过1个半衰期后该矿石的质量剩下M 2解题要点：规律总结半衰期是大量原子核衰变的统计规律，与外界因素无关，用N0、m0分别表示衰变前的原子核数目和质量，N 、m 分别表示衰变后剩余的原子核的数目和质量，τ为半衰期，t 表示衰变过程所经历的时刻，则N ＝N012tτ⎛⎫ ⎪⎝⎭，m ＝m012t τ⎛⎫ ⎪⎝⎭。

命题研究三、质量亏损与核能的运算【题例3】（2021·浙江自选模块）一个静止的钚核239 94Pu 自发衰变成一个铀核235 92U 和另一个原子核X ，并开释出一定的能量。

其核衰变方程为：239 94Pu →235 92U ＋X 。

（1）方程中的“X ”核符号为__________；（2）钚核的质量为239.052 2 u ，铀核的质量为235.043 9 u ，X 核的质量为4.002 6 u ，已知1 u 相当于931 MeV ，则该衰变过程放出的能量是__________MeV ；（3）假设钚核衰变开释出的能量全部转变为铀核和X 核的动能，则X 核与铀核的动能之比是__________。

解题要点：规律总结求核能的方法：（1）先算出质量亏损Δm ，然后利用ΔE ＝Δmc2进行运算。

运算时Δm 的单位是“kg ”，c 的单位是“m/s ”，ΔE 的单位是“J ”。

（2）质量用原子质量单位，运算出质量亏损后，用ΔE＝Δm×931.5 MeV进行运算。

运算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。

（3）有时结合动量守恒和能量守恒进行分析运算，现在要注意动量、动能关系式p2＝2mEk的应用。

1．（2021·山东潍坊一模）下列关于原子和原子核的说法正确的是（）A．γ射线是原子由激发态向低能级跃迁时产生的B．居里夫妇最先发觉了天然放射现象C．原子核中的质子靠核力来抗衡相互之间的库仑斥力而使核子紧紧地束缚在一起D．结合能所对应的质量等于把原子核完全分解为核子后所有核子的总质量减去该原子核的质量2．“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点确实是朝鲜核电站采纳轻水堆依旧重水堆。

重水堆核电站在发电的同时还能够生产出可供研制核武器的92U）通过n次β衰变而产生， 94Pu），这种钚239可由铀239（239钚239（239则n为（）A．2B．239C．145 D．923．（2021·江苏淮阴三校联考）下列说法正确的是（）A．电子的衍射现象说明实物粒子的波动性B．235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短C．原子核内部某个质子转变为中子时，放出β射线D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要开释一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减小4．某实验室工作人员用初速度v0＝0.09c（c为真空中的光速）的α7N，产生了质子1H。